Python3标准库：datetime:日期和时间值管理

1. datetime:日期和时间值管理

datetime包含一些函数和类，用于完成日期和时间的解析、格式化和算术运算。

1.1 时间

时间值用time类表示。time实例包含hour、minute、second和microsecond属性，还可以包含时区信息。

import datetime

t = datetime.time(1, 2, 3)
print(t)
print('hour       :', t.hour)
print('minute     :', t.minute)
print('second     :', t.second)
print('microsecond:', t.microsecond)
print('tzinfo     :', t.tzinfo)

初始化time实例的参数是可选的，但默认值0不太可能是正确的。

time实例只包含时间值，而不包含与时间相关的日期值。

import datetime

print('Earliest  :', datetime.time.min)
print('Latest    :', datetime.time.max)
print('Resolution:', datetime.time.resolution)

min和max类属性可以反映一天中的合法时间范围。

time的分辨率被限制为整微秒值。

import datetime

for m in [1, 0, 0.1, 0.6]:
    try:
        print('{:02.1f} :'.format(m),
              datetime.time(0, 0, 0, microsecond=m))
    except TypeError as err:
        print('ERROR:', err)

如果微秒为浮点值，则其会产生一个TypeError。

1.2 日期

日历日期值用date类表示。date实例包含year、month和day属性。使用today()类方法很容易创建一个当前日期的日期实例。 

import datetime

today = datetime.date.today()
print(today)
print('ctime  :', today.ctime())
tt = today.timetuple()
print('tuple  : tm_year  =', tt.tm_year)
print('         tm_mon   =', tt.tm_mon)
print('         tm_mday  =', tt.tm_mday)
print('         tm_hour  =', tt.tm_hour)
print('         tm_min   =', tt.tm_min)
print('         tm_sec   =', tt.tm_sec)
print('         tm_wday  =', tt.tm_wday)
print('         tm_yday  =', tt.tm_yday)
print('         tm_isdst =', tt.tm_isdst)
print('ordinal:', today.toordinal())
print('Year   :', today.year)
print('Mon    :', today.month)
print('Day    :', today.day)

下面这个例子采用多种不同格式来打印当前日期。

还有一些类方法可以由POSIX时间戳或Gregorian日历中表示日期值的整数(第1年的1月1日对应的值为1，以后每天对应的值逐个加1)来创建date实例。 

import datetime
import time

o = 733114
print('o               :', o)
print('fromordinal(o)  :', datetime.date.fromordinal(o))

t = time.time()
print('t               :', t)
print('fromtimestamp(t):', datetime.date.fromtimestamp(t))

这个例子表明fromordinal()和fromtimestamp()使用了不同的值类型。

与time类类似，可以使用min和max属性确定所支持的日期值范围。 

import datetime

print('Earliest  :', datetime.date.min)
print('Latest    :', datetime.date.max)
print('Resolution:', datetime.date.resolution)

日期的分辨率为整天。

创建新的date实例还有一种方法，可以使用现有日期的replace()方法来创建。 

import datetime

d1 = datetime.date(2008, 3, 29)
print('d1:', d1.ctime())

d2 = d1.replace(year=2009)
print('d2:', d2.ctime())

1.3 timedelta

通过对两个datetime对象完成算术运算，或者结合使用datetime和timedelta，可以计算出将来和过去的日期。将两个日期相减可以生成一个timedelta，还可以对某个日期增加或减去一个timedelta来生成另一个日期。timedelta的内部值按日、秒和微秒存储。 

import datetime

print('microseconds:', datetime.timedelta(microseconds=1))
print('milliseconds:', datetime.timedelta(milliseconds=1))
print('seconds     :', datetime.timedelta(seconds=1))
print('minutes     :', datetime.timedelta(minutes=1))
print('hours       :', datetime.timedelta(hours=1))
print('days        :', datetime.timedelta(days=1))
print('weeks       :', datetime.timedelta(weeks=1))

传入构造函数的中间值会被转换为日、秒和微秒。

一个timedelta的完整时间段可以使用total_seconds()得到，并作为一个秒表返回。 

import datetime

for delta in [datetime.timedelta(microseconds=1),
              datetime.timedelta(milliseconds=1),
              datetime.timedelta(seconds=1),
              datetime.timedelta(minutes=1),
              datetime.timedelta(hours=1),
              datetime.timedelta(days=1),
              datetime.timedelta(weeks=1),
              ]:
    print('{:15} = {:8} seconds'.format(
        str(delta), delta.total_seconds())
    )

返回值是一个浮点数，因为有些时间段不到1秒。

1.4 日期算术运算

日期算术运算使用标准算术操作符来完成。

import datetime

today = datetime.date.today()
print('Today    :', today)

one_day = datetime.timedelta(days=1)
print('One day  :', one_day)

yesterday = today - one_day
print('Yesterday:', yesterday)

tomorrow = today + one_day
print('Tomorrow :', tomorrow)

print()
print('tomorrow - yesterday:', tomorrow - yesterday)
print('yesterday - tomorrow:', yesterday - tomorrow)

这个处理日期对象的例子展示了如何使用timedelta对象计算新日期，另外，这里将日期实例相减来生成timedelta(包括一个负差异值)。

timedelta对象还支持与整数、浮点数和其他timedelta实例的算术运算。 

import datetime

one_day = datetime.timedelta(days=1)
print('1 day    :', one_day)
print('5 days   :', one_day * 5)
print('1.5 days :', one_day * 1.5)
print('1/4 day  :', one_day / 4)

# assume an hour for lunch
work_day = datetime.timedelta(hours=7)
meeting_length = datetime.timedelta(hours=1)
print('meetings per day :', work_day / meeting_length)

在这个例子中，计算了一天的多个倍数，得到的timedelta包含相应的天数或小时数。

最后这个例子展示了如何结合两个timedelta对象来计算值。在这里，结果是一个浮点数。

1.5 比较值

日期和时间值都可以使用标准比较操作符来比较，从而确定哪一个在前，哪一个在后。 

import datetime
import time

print('Times:')
t1 = datetime.time(12, 55, 0)
print('  t1:', t1)
t2 = datetime.time(13, 5, 0)
print('  t2:', t2)
print('  t1 < t2:', t1 < t2)

print()
print('Dates:')
d1 = datetime.date.today()
print('  d1:', d1)
d2 = datetime.date.today() + datetime.timedelta(days=1)
print('  d2:', d2)
print('  d1 > d2:', d1 > d2)

支持所有比较操作符。

1.6 结合日期和时间 

使用datetime类可以存储由日期和时间分量构成的值。类似于date，可以使用很多便利的类方法来从其他常用值创建datetime实例。

import datetime

print('Now    :', datetime.datetime.now())
print('Today  :', datetime.datetime.today())
print('UTC Now:', datetime.datetime.utcnow())
print()

FIELDS = [
    'year', 'month', 'day',
    'hour', 'minute', 'second',
    'microsecond',
]

d = datetime.datetime.now()
for attr in FIELDS:
    print('{:15}: {}'.format(attr, getattr(d, attr)))

可以想见，datetime实例包含date和time对象的所有属性。

与date类似，datetime提供了便利的类方法来创建新实例。它还包括fromordinal()和fromtimestamp()。

import datetime

t = datetime.time(1, 2, 3)
print('t :', t)

d = datetime.date.today()
print('d :', d)

dt = datetime.datetime.combine(d, t)
print('dt:', dt)

利用combine()，可以由一个date实例和一个time实例创建一个datetime实例。

1.7 格式化和解析 

datetime对象的默认字符串表示使用ISO-8601格式(YYYY-MM-DDTHH:MM:SS.mmmmmm)。可以使用strftime()生成其他格式。 

import datetime

format = "%a %b %d %H:%M:%S %Y"

today = datetime.datetime.today()
print('ISO     :', today)

s = today.strftime(format)
print('strftime:', s)

d = datetime.datetime.strptime(s, format)
print('strptime:', d.strftime(format))

使用datetime.strptime()可以将格式化的字符串转换为datetime实例。

还可以对Python的字符串格式化微语言使用同样的格式化代码，只需要把这些格式化放在格式化字符串字段规范的 : 后面。 

import datetime

today = datetime.datetime.today()
print('ISO     :', today)
print('format(): {:%a %b %d %H:%M:%S %Y}'.format(today))

每个datetime格式化代码都必须有%前缀，后面的冒号会作为字面量字符包含在输出中。

 strptime/strftime格式化代码：

符号	含义	例
%a	星期几的缩写	'Wed'
%A	工作日全名	'Wednesday'
%w	工作日编号– 0（星期日）至6（星期六）	'3'
%d	每月的某天（零填充）	'13'
%b	缩写的月份名称	'Jan'
%B	月份全称	'January'
%m	一年中的月份	'01'
%y	没有世纪的年份	'16'
%Y	百年纪念	'2016'
%H	从24小时制开始的小时数	'17'
%I	从12小时制开始的小时数	'05'
%p	上午下午	'PM'
%M	分钟	'00'
%S	秒	'00'
%f	微秒	'000000'
%z	时区感知对象的UTC偏移量	'-0500'
%Z	时区名称	'EST'
%j	一年中的一天	'013'
%W	一年中的第几周	'02'
%c	当前语言环境的日期和时间表示	'Wed Jan 13 17:00:00 2016'
%x	当前语言环境的日期表示	'01/13/16'
%X	当前语言环境的时间表示	'17:00:00'
%%	文字%字符	'%'

1.8 时区

在datetime中，时区由tzinfo的子类表示。由于tzinfo是一个抽象基类，实际使用时，应用需要定义它的一个子类，并为一些方法提供适当的实现。

datetime在类timezone中确实包含一个原生实现，该类使用了一个固定的UTC偏移。这个实现不支持一年中不同日期有不同的偏移值，如有些地方采用夏令时，或者有些地方UTC偏移会随时间改变。 

import datetime

min6 = datetime.timezone(datetime.timedelta(hours=-6))
plus6 = datetime.timezone(datetime.timedelta(hours=6))
d = datetime.datetime.now(min6)

print(min6, ':', d)
print(datetime.timezone.utc, ':',
      d.astimezone(datetime.timezone.utc))
print(plus6, ':', d.astimezone(plus6))

# convert to the current system timezone
d_system = d.astimezone()
print(d_system.tzinfo, '      :', d_system)

要把一个datetime值从一个时区转换为另一个时区，可以使用astimezone()。在前面的例子中，显示了UTC两侧正负6小时的两个不同时区，另外还使用了由datetime.timezone得到的utc实例来作为参考。最后的输出行显示了系统时区的值，这是不提供任何参数调用astimezone()得到的。